BAB III METODE PENELITIAN
3.4 Desain Hardware dan Software perancangan sistem
3.4.1 Perancangan Hardware
Desain perancangan sistem dan tata letak sensor bisa dilihat pada gambar 3.5.
Penggunaan dua fan mempunyai tujuan yang berbeda. Fan blower intake bertujuan untuk menambah udara yang masuk kedalam ruang sekaligus menyebarkan panas dari heater saat dibutuhkan. Sedangkan fan output digunakan untuk membuang udara panas berlebih yang naik keatas. Sensor diletakkan pada tempat terjauh dari fan intake untuk menghindari pembacaan suhu yang tidak merata.[16]
22
Gambar 3.5. Desain perancangan sistem dan tata letak sensor
1. Alat dan bahan penelitian
Pada penelitian tugas akhir ini beberapa alat dan bahan penelitian yang dibutuhkan, yaitu :
1. Node MCU ESP32 2. Sensor DHT 22 3. LCD 16 x 2 + i2c 4. Relay modul 2 ch 5. Project board 6. Kabel jumper 7. Jack DC 8. Power supply
2. Rangkaian Desain Sistem Control
Node Sensor program diimplementasikan menggunakan bahasa C/C++
menggunakan lingkup pengembangan Arduino. Pemrograman ini menggunakan program software dari Arduino V1.8.1. Kecepatan pengiriman data wifi ESP-32 sebesar 1,3 Gbps. Untuk desain sistem control dapat dilihat pada gambar 3.6
23
Gambar 3.6. Rangkaian Sistem Control Node Sensor
Diagram alir untuk pembacaan suhu yaitu sesuai gambar 3.7. Dari diagram alir tersebut, NodeMCU akan menginisialisasi terlebih dahulu output yang akan digunakan. Kemudian NodeMCU akan memberikan waktu delay apakah sensor suhu DHT-22 terhubung, NodeMCU akan memproses tegangan keluaran dari sensor DHT-22 walaupun sensor tidak terhubung sekalipun. Proses ini akan terus berlangsung dan di ulang-ulang.
24
Tidak
Ya
Gambar 3.7. Diagram Alir Pembacaan suhu NodeMCU ESP32
Mulai
Tampilkan Informasi pada lampu indikator
Baca DHT22 kirim data ke wifi ESP32
Ada data suhu?
Inisialisasi pin untuk output
Selesai
25
Ya
Tidak
Tidak
Ya
Gambar 3.8. Diagram Alir Wifi Node MCU
Setup wifi koneksi server
Koneksi server terputus
Koneksi ulang
Ada data suhu
?
Proses menjadi string celcius dan
publish Mulai
Selesai
26
Bagian diagram alir wifi pada gambar 3.8 yaitu pengiriman data dari Node MCU ESP32. Modul akan terus mengirimkan data kepada node monitor.
Suhu yang ditampilkan akan berupa grafik sesuai dengan tampilan Blynk yang sudah dipilih.
3. Pemasangan rangkaian perangkat LCD 16x2 dengan I2C
LCD adalah komponen elektronika yang dapat menempilkan karakter-karakter tertentu, data yang kita lihat adalah cairan yang bergerak, cairan ini dapat kita kendalikan sesuai keinginan kita, untuk mengontrol module ini diperlukan perantara dari Arduio menuju LCD, untuk komunikasinya memerlukan cukup banyak kabel, kabel yang cukup banyak ini cukup rumit pada saat pemasangan dan pada saat projek di bongkar lagi, nah hal itu semua dapat kita atasi dengan module I2C LCD, module ini berfungsi untuk memepersedikit kabel yang kita gunakan.Module LCD ini menggunakan komunikasi paralel namu setelah kita tambahkan module I2C kita tidak menggunakan komunikai paralel lagi melainkan menggunakan komunikasi SDA dan SCL yaitu komunikasi dua arah, Arduno menjadi masternya sedangkan LCD sebagai slave nya, kita jadi cukup menggunaka 2 kabel data saja untuk komunikasinya. Modul I2C converter ini menggunakan chip IC PCF8574 produk dari NXP sebagai kontrollernya. IC ini adalah sebuah 8 bit I/O expander for I2C bus yang pada dasarnya adalah sebuah shift register.Cara kerja dari module ini mirip sepert Sift register adalah serangkaian sirkuit logika, beberapa pin dapat di kontrol melalui logika logika yang tertanam pada chip itu sendiri, sdangkan Module I2C ini mengunakan komunikasi SDA dan SCL, data yang dapat di kirim melalui komunikasi dua arah lalu data itu di proses pada cip PCF8274 data itu berfungsi untuk mengendalikan pin-pin yang terdapat pada chip PCF8576 ini, nah sinyal yang di keluarkan dari kaki pin itu yang aka di teruskan ke LCD.
Untuk alur komunikasi datanya, ditunjukkan dengan pada gambar 3.13 di bawah.
27
Gambar 3.13. Alur komunikasi data IC PCF8574
Gambar 3.14. Tampilan rangkaian LCD 16X2 dan I2C
Untuk menguhubungkan perangkat LCD 16X2 dengan I2C yaitu dengan menguhungkan pin sesuai sesuai gambar 3.14 , untuk pemasangannya jangan sampai ada yang salah atau terbalik dalam pemasangan kabel ini apalagi di bagian powernya, jika salah pemasangan akan membuat LCD tidak bekerja seperti yang kita iginkan, bahkan bisa membuat rusak LCD nya. Jika ada kabel yang longgar atau tidak terhubung denga benar akan membuat LCD menjadi error[10].
28
4. Pemasangan rangkaian Node MCU ESP32 dengan I2C
ESP32 mendukung komunikasi dengan modul I2C, melalui dua antarmuka bus I2C yang dapat berfungsi sebagai master atau slave I2C, tergantung pada konfigurasi pengguna. Untuk tampilan modul ESP32 dapat dilihat pada gambar 3.15. Berdasarkan lembar data ESP32 antarmuka I2C dari ESP32 mendukung:
1. Mode standar : 100 Kbit/sec 2. Mode cepat : 400 Kbit/sec
3. Hingga 5 MHz, namun dibatasi oleh kekuatan pull-up SDA 4. Mode pengalamatan 7-bit/10-bit
5. Mode pengalamatan ganda.
Pengguna dapat memprogram register perintah untuk mengontrol antarmuka I2C, sehingga mereka memiliki lebih banyak fleksibilitas. Protokol komunikasi I2C menggunakan dua kabel untuk berbagi informasi. SCL (Serial Clock) digunakan untuk sinyal clock dan SDA (Serial Data) yang digunakan untuk mengirim dan menerima data. Pada umumnya, jalur SDA dan SCL aktif rendah, sehingga harus di pull up menggunakan resistor agar data yang dikirimkan aman. Nilai tipikal adalah 10k Ohm untuk perangkat 5V dan 2.4k Ohm untuk perangkat 3.3V.
Gambar 3.15. Modul ESP32 [7], [12].
29
Untuk menghubungkan perangkat I2C ke ESP32 yaitu dengan menghubungkan GND ke GND, SDA ke SDA, SCL ke SCL dan catu daya positif ke periferal. Untuk lebih detail pin yang dihubungkan dapat dilihat pada tabel 3.16. Tabel tersebut menghubungkan antar pin ESP32 ke device slave[11].
Tabel 3.16 ESP32 dan Device Slave
ESP32 Device Slave
3V3 3V3
GND GND
GPIO22 SCL
GPIO21 SDA
5. Pemasangan rangkaian Node MCU ESP32 dengan Relay module 4CH Relay adalah switch yang diaktifkan dengan menggunakan elektromagnet.
Jadi fungsi relay arduino sama dengan switch yaitu menyambung dan memutus arus. Karena bekerja menggunakan elektromagnet, maka membutuhkan sumber tegangan agar relay berfungsi. Tegangan yang dibutuhkan adalah 5 volt, spesifikasinya tertera pada badan relay. Bila difungsikan sebagai switch, relay tersebut bisa menangani tegangan AC maksimal 250VAC dengan arus 10A. Pada saat relay diberi tegangan, kumparan bersifat magnetik kemudian menarik armature. Akibatnya arus mengalir dari common ke NO contact. Sedangkan arus yang ke NC terputus.
Untuk mengaktifkan relay tersebut digunakan optocoupler yang berfungsi sebagai switch. Optocoupler akan menghantarkan arus ke kumparan jika mendapat input. Input tersebut berasal dari pin arduino. Pada perancangan alat ini menggunakan modul relay 4 chanel yang digunakan untuk mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan dari signal tegangan rendah, dimana setelah mendapatkan sinyal dari modul ESP32 [11], [17].
30
Adapun koneksi modul ESP32 dengan Modul Relay 4 Channel dapat dilihat pada tabel 3.17 di bawah ini:
Tabel 3.17 Koneksi Pin ESP32 dengan Modul Relay 4 Channel
MODUL ESP32 MODUL RELAY 4 CHANEL
GND GND
+5 V VCC
GPIO19 IN 1
GPIO18 IN 2
GPIO17 IN 3
NOT CONNECTED IN 4
Gambar 3.18. Tampilan rangkaian ESP 32 dengan relay 4ch
Relay 4 Channel ini ada 6 pin yang di gunakan diantaranya, pin GND, IN 1, IN 2,IN3, IN4, dan pin VCC. Tegangan yang dibutuhkan yaitu, +5V.
Untuk mengubungkan ESP32 Devkit ke Modul Relay 4 chanel yaitu sesuai gambar 3.18[7], [12].
31